TDK создала спиновый фотодетектор

Корпорация TDK объявляет о разработке первого в мире «спинового фотодетектора», фотоспинтронного элемента преобразования, объединяющего оптические, электронные и магнитные элементы, которые могут реагировать со сверхвысокой скоростью 20 пикосекунд (20 × 10⁻¹² с) с использованием света с длиной волны 800 нм — более чем в 10 раз быстрее, чем обычные фотодетекторы на основе полупроводников. Ожидается, что это новое устройство станет ключевым драйвером для внедрения технологии фотоэлектрического преобразования, которая повышает скорость передачи и обработки данных, особенно в приложениях ИИ, при одновременном снижении энергопотребления.

Передача больших объемов данных на более высоких скоростях и с меньшим энергопотреблением является неизбежной потребностью по мере развития ИИ. Для обработки данных и выполнения вычислений данные в настоящее время передаются между чипами CPU/GPU, а также из памяти и в память с помощью электрических сигналов. Поэтому растет потребность в оптической связи и оптических межсоединениях, которые обеспечивают высокие скорости, не уменьшающиеся с расстоянием межсоединения. Технология фотоэлектронного преобразования также приобретает всемирный интерес как очень компактное слияние оптических и электронных элементов.

Чтобы решить эти проблемы, TDK адаптировала свою технологию магнитного туннельного перехода (MTJ), которая в настоящее время используется в миллиардах головок HDD, для фотоники. Одним из главных преимуществ этой технологии является то, что она не требует выращивания кристаллов с использованием однокристаллической подложки, и устройство может быть сформировано независимо от материала подложки. Для сравнения, обычные фотодетекторы на основе полупроводников имеют физические ограничения на более коротких длинах волн. Поскольку спиновый фотодетектор имеет совершенно другой принцип работы и использует явление нагрева электронов, он может работать на сверхвысоких скоростях даже при укороченной длине волны. Кроме того, рабочий диапазон длин волн широк, и было подтверждено, что он может работать от видимого света до ближнего инфракрасного света. TDK успешно продемонстрировала спиновый фотодетектор совместно с университетом Нихон в Японии, пионером исследований в области измерения сверхбыстрых явлений магнитного материала.

Кроме того, благодаря способности обнаруживать видимый свет на высоких скоростях, спиновый фотодетектор будет полезен в приложениях, прогнозируемых для будущего роста, таких как устройства для интеллектуальных очков AR/VR и высокоскоростных датчиков изображения. В то время как обычные полупроводниковые фоточувствительные устройства имеют слабую устойчивость к космическим лучам, элементы MTJ также известны своей высокой устойчивостью к космическим лучам и, как ожидается, будут использоваться в качестве элементов обнаружения света в аэрокосмических приложениях. В будущем, основываясь на этих результатах, TDK улучшит совершенство высокоскоростного элемента обнаружения света, чтобы и дальше развивать его полезность.

Источник: TDK